Hướng dẫn đọc
Máy bơm nhiệt đang rất thịnh hành hiện nay, đặc biệt là ở châu Âu, nơi một số quốc gia đang nỗ lực cấm lắp đặt bếp lò và nồi hơi đốt nhiên liệu hóa thạch để chuyển sang các giải pháp thân thiện với môi trường hơn, bao gồm cả máy bơm nhiệt tiết kiệm năng lượng. (Lò sưởi làm nóng không khí và phân phối nó qua các đường ống khắp nhà, trong khi nồi hơi làm nóng nước để cung cấp nước nóng hoặc sưởi ấm bằng hơi nước.) Năm nay, chính phủ Hoa Kỳ đã bắt đầu đưa ra các ưu đãi thuế cho việc lắp đặt máy bơm nhiệt, loại máy bơm này thường có chi phí ban đầu cao hơn so với lò sưởi truyền thống nhưng hiệu quả hơn nhiều về lâu dài.
Trong lĩnh vực xe năng lượng mới, do dung lượng pin có hạn, ngành công nghiệp này cũng chuyển sang sử dụng máy bơm nhiệt. Vì vậy, có lẽ đã đến lúc nhanh chóng tìm hiểu máy bơm nhiệt là gì và chức năng của chúng.
Loại máy bơm nhiệt phổ biến nhất là gì?
Với sự ồn ào gần đây, bạn có thể ngạc nhiên khi biết rằng bạn đã sử dụngmáy bơm nhiệt- Có lẽ bạn có nhiều hơn một cái ở nhà và nhiều hơn một cái trong xe hơi. Bạn chỉ không gọi chúng là máy bơm nhiệt: bạn sử dụng các thuật ngữ "tủ lạnh" hoặc "máy điều hòa không khí".
Trên thực tế, những máy này là máy bơm nhiệt, nghĩa là chúng truyền nhiệt từ nơi tương đối lạnh đến nơi tương đối nóng. Nhiệt tự động truyền từ nóng sang lạnh. Nhưng nếu bạn muốn biến nó từ lạnh sang nóng, bạn cần phải "bơm" nó. Ví dụ điển hình nhất ở đây là nước, tự chảy xuống dốc, nhưng cần được bơm lên dốc.
Khi bạn bơm nhiệt chứa trong một số loại kho lạnh (không khí, nước, v.v.) sang kho nóng, kho lạnh sẽ lạnh hơn và kho nóng sẽ nóng hơn. Đó thực sự là mục đích của tủ lạnh hoặc máy điều hòa không khí - nó chuyển nhiệt từ nơi không cần thiết đến nơi khác, và bạn không quan tâm nếu có lãng phí thêm một chút nhiệt.
Làm thế nào để chế tạo máy làm lạnh thực tế bằng máy bơm nhiệt?
Cái nhìn sâu sắc quan trọng đã tạo ramáy bơm nhiệt Xuất hiện vào đầu thế kỷ 19, khi một số nhà phát minh, bao gồm Jacob Perkins, nhận ra rằng họ có thể làm mát theo cách này mà không lãng phí các chất lỏng dễ bay hơi đã bốc hơi để làm mát. Họ lập luận rằng thay vì thải những hơi này ra khí quyển, tốt hơn là thu thập chúng, ngưng tụ thành chất lỏng và tái sử dụng chất lỏng đó làm chất làm mát.
Đó chính là mục đích của tủ lạnh và máy điều hòa không khí. Chúng làm bay hơi chất làm lạnh dạng lỏng và sử dụng hơi lạnh để hấp thụ nhiệt từ bên trong tủ lạnh hoặc xe hơi. Sau đó, chúng nén khí, ngưng tụ lại thành dạng lỏng. Chất lỏng này lúc này nóng hơn lúc ban đầu, nên một phần nhiệt lượng mà nó giữ lại có thể dễ dàng (có thể nhờ quạt) thoát ra môi trường xung quanh - dù là ngoài trời hay bất kỳ nơi nào khác trong bếp.
Có thể nói rằng: bạn rất quen thuộc với máy bơm nhiệt; Chỉ là bạn cứ gọi chúng là máy điều hòa không khí và tủ lạnh.
Bây giờ chúng ta hãy làm một thí nghiệm tưởng tượng khác. Nếu bạn có điều hòa không khí cửa sổ, bạn thậm chí có thể thực hiện nó như một thí nghiệm thực tế. Lắp ngược lại. Tức là lắp bộ điều khiển bên ngoài cửa sổ. Thực hiện việc này trong thời tiết mát mẻ, khô ráo. Điều gì sẽ xảy ra?
Như bạn mong đợi, nó thổi luồng khí lạnh vào sân sau nhà bạn và tỏa nhiệt vào nhà. Vì vậy, nó vẫn truyền nhiệt, giúp ngôi nhà của bạn ấm áp hơn bằng cách sưởi ấm. Chắc chắn, nó làm mát không khí bên ngoài, nhưng hiệu ứng đó sẽ giảm đi đáng kể khi bạn rời khỏi cửa sổ.
Bây giờ bạn đã có một máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà của mình. Nó có thể không phải là giải pháp tốt nhấtmáy bơm nhiệt, nhưng nó vẫn hoạt động. Hơn nữa, khi mùa hè đến, bạn cũng có thể lật ngược nó lại và sử dụng như một máy điều hòa không khí.
Tất nhiên, đừng làm vậy. Nếu bạn thử, chắc chắn nó sẽ hỏng ngay lần đầu tiên trời mưa và nước tràn vào bộ điều khiển. Thay vào đó, bạn có thể mua cho mình một máy bơm nhiệt "nguồn không khí" thương mại sử dụng cùng nguyên lý để sưởi ấm ngôi nhà của bạn.
Vấn đề tất nhiên là vodka rất đắt, và bạn sẽ nhanh chóng hết vodka để làm mát rượu. Ngay cả khi bạn thay vodka bằng loại cồn xát rẻ hơn, bạn cũng sẽ sớm phàn nàn về chi phí.
Một số thiết bị này có cái gọi là van đảo chiều, cho phép thiết bị thực hiện chức năng kép: chúng có thể bơm nhiệt từ bên ngoài vào hoặc từ bên trong ra, cung cấp cả nhiệt và điều hòa không khí, như mô tả dưới đây.
Tại sao máy bơm nhiệt hiệu quả hơn máy sưởi điện?
Máy bơm nhiệt hiệu quả hơn máy sưởi điện vì chúng không cần điện để tạo ra nhiệt. Điện được sử dụng bởi mộtmáy bơm nhiệtHệ thống này tạo ra một lượng nhiệt nhất định, nhưng quan trọng hơn là nó bơm nhiệt từ bên ngoài vào nhà bạn. Tỷ lệ nhiệt lượng tỏa ra so với năng lượng truyền đến máy nén điện được gọi là hệ số hiệu suất, hay COP.
Một máy sưởi điện đơn giản cung cấp toàn bộ nhiệt lượng do bộ phận gia nhiệt điện tạo ra có COP là 1. Mặt khác, COP của máy bơm nhiệt có thể cao hơn gấp nhiều lần.
Tuy nhiên, COP của máy bơm nhiệt không phải là một giá trị cố định. Nó tỷ lệ nghịch với chênh lệch nhiệt độ giữa hai bể chứa nhiệt được bơm vào. Tuy nhiên, nếu bạn bơm nhiệt từ một bể chứa không quá lạnh sang một tòa nhà không quá nóng, COP sẽ là một giá trị lớn, nghĩa là máy bơm nhiệt của bạn sử dụng điện rất hiệu quả. Nhưng nếu bạn cố gắng bơm nhiệt từ một bể chứa cực lạnh vào một tòa nhà đã ấm, giá trị COP sẽ giảm, đồng nghĩa với việc hiệu suất bị ảnh hưởng.
Kết quả chính là những gì bạn mong đợi: tốt nhất là sử dụng vật ấm nhất mà bạn có thể tìm thấy làm nguồn dự trữ nhiệt ngoài trời.
Máy bơm nhiệt nguồn không khí, sử dụng không khí ngoài trời làm nguồn nhiệt, là lựa chọn kém nhất trong trường hợp này vì không khí ngoài trời rất lạnh vào mùa đông. Máy bơm nhiệt nguồn đất (còn gọi là máy bơm nhiệt địa nhiệt) thậm chí còn tốt hơn, vì ngay cả trong mùa đông, mặt đất ở độ sâu trung bình vẫn khá ấm.
Nguồn nhiệt nào là tốt nhất cho máy bơm nhiệt?
Vấn đề với nguồn đấtmáy bơm nhiệtlà bạn cần một cách để tiếp cận nguồn nhiệt chôn sâu này. Nếu có đủ không gian xung quanh nhà, bạn có thể đào mương và chôn một loạt ống ở độ sâu hợp lý, chẳng hạn như vài mét. Sau đó, bạn có thể cho một chất lỏng (thường là hỗn hợp nước và chất chống đông) lưu thông qua các ống này để hấp thụ nhiệt từ lòng đất. Một cách khác, bạn có thể khoan các lỗ sâu dưới đất và lắp đặt các ống thẳng đứng vào các lỗ này. Tuy nhiên, tất cả những cách này đều khá tốn kém.
Một chiến lược khác dành cho một số ít người may mắn là khai thác nhiệt từ một nguồn nước gần đó bằng cách nhúng một đường ống vào nước ở một độ sâu nhất định. Chúng được gọi là máy bơm nhiệt nguồn nước. Một số máy bơm nhiệt sử dụng chiến lược khác thường hơn là khai thác nhiệt từ không khí thoát ra khỏi tòa nhà hoặc từ nước nóng mặt trời.
Ở những vùng khí hậu rất lạnh, việc lắp đặt máy bơm nhiệt mặt đất nếu có thể là hợp lý. Đây có lẽ là lý do tại sao hầu hết máy bơm nhiệt ở Thụy Điển (một trong những quốc gia có số lượng máy bơm nhiệt bình quân đầu người cao nhất) đều thuộc loại này. Tuy nhiên, ngay cả Thụy Điển cũng có tỷ lệ lớn máy bơm nhiệt không khí, điều này trái ngược với quan niệm phổ biến (ít nhất là ở Hoa Kỳ) rằng máy bơm nhiệt chỉ phù hợp để sưởi ấm nhà ở những vùng khí hậu ôn hòa.
Vì vậy, dù bạn ở đâu, nếu bạn có khả năng chi trả chi phí ban đầu cao hơn, thì lần tới khi bạn phải quyết định cách sưởi ấm ngôi nhà của mình, hãy cân nhắc sử dụng máy bơm nhiệt thay vì bếp lò hoặc nồi hơi truyền thống.
Thời gian đăng: 19-10-2023